馮 超,劉曉琳
(蘭州石化公司油品儲運廠,蘭州730060)
3號噴氣燃料是石油產(chǎn)品之一,別名航空煤油(以下簡稱“航煤”),主要用作航空渦輪發(fā)動機的燃料。航煤生產(chǎn)過程中工藝指標管控嚴格,質量標準極高,加劑系統(tǒng)的精度直接影響調和航煤工藝指標[1-2]。
原有航煤加劑調和時間長,計量不準確,需要新的航煤加劑系統(tǒng),實現(xiàn)PLC自動控制、加劑定量控制、液位自動聯(lián)鎖等功能,以便提高航煤加劑精度,降低能耗、物耗,節(jié)約人力,確保航煤的一次調和合格率[3-4]。
航煤生產(chǎn)調和過程中需要加入抗靜電劑和抗磨劑,抗靜電劑是用于提高油品的電導率,抗磨劑是用于降低油品的磨痕直徑。
某廠原加劑系統(tǒng)于2006年建造,是在1m3的錐形罐中配置抗靜電劑母液,稱好原液量后人工抬至二層平臺倒入罐內(nèi),然后按原液和空白油1∶9的比例計算空白油量,改好流程將空白油壓至罐中,控制好液位,再開泵循環(huán)??鼓﹦t是將原液直接人工抬至二層平臺倒入罐內(nèi)。
智能化的撬裝加劑系統(tǒng)是一個整體,將添加劑儲罐、加劑泵、流量計與PLC加劑控制系統(tǒng)集成在一個撬裝板上,與系統(tǒng)上其他設備連接時,無須再在中間安裝閥門、儀表等設備,只需用管線聯(lián)通即可。智能式撬塊加劑系統(tǒng)主要包括罐體、泵組、安全閥、電器儀表部分和PLC控制部分。
該加劑系統(tǒng),通過兩臺美國帕斯斐達公司生產(chǎn)的加劑比例泵和兩臺荷蘭Enaf公司生產(chǎn)的加注控制器對航煤添加劑Stadis450抗靜電劑和T-1602抗磨劑進行精確加劑,實現(xiàn)了從添加劑母液調配、航煤調和加劑全過程的自動化控制,系統(tǒng)實物圖見圖1。
圖1 智能撬裝航煤加劑系統(tǒng)實物圖
2.1.1 航煤加劑系統(tǒng)水聯(lián)運
在機泵出口管線處卡開,連接一條預置皮管,將水注入1#、2#罐內(nèi)進行水聯(lián)運。確認各設備連接點無泄露、工況運行平穩(wěn)后,校驗流量計及自動注入系統(tǒng),經(jīng)過多次的反復試驗,確定自動注入系統(tǒng)參數(shù)。
2.1.2 航煤加劑系統(tǒng)油聯(lián)運
將系統(tǒng)內(nèi)管線吹掃完畢后,進行油聯(lián)運。首先,確定抗靜電劑母液配制比例,由于抗靜電劑罐為2m3的立式儲罐,因此將抗靜電劑母液配制比例定為原液和空白油1∶19。
為了確定合理的攪拌時間,同時為了進一步掌握攪拌時間與抗靜電劑母液質量之間的關系,特對抗靜電劑自動配劑系統(tǒng)的攪拌時間進行標定。先配置抗靜電劑母液,然后分別攪拌2min、5min、10min和20min對儲罐母液上、中、下部各取一個樣進行密度分析,分析數(shù)據(jù)如表1。
表1 航煤加劑系統(tǒng)油聯(lián)運密度采樣分析數(shù)據(jù)
由表1數(shù)據(jù)可知,循環(huán)20min后,密度均勻恒定為781.8kg/m3。因此確定循環(huán)時間為20min。
系統(tǒng)投用之初,加劑準確率低于96%,通過相關系數(shù)法和正交試驗確定了系統(tǒng)誤差存在,并確定出誤差的數(shù)值,根據(jù)實際情況提出在加劑系統(tǒng)上增加補償系統(tǒng),并利用完善后的加劑系統(tǒng)進行了5組試驗,實驗數(shù)據(jù)如表2。
表2 增加補償系統(tǒng)后加劑準確率統(tǒng)計數(shù)據(jù)
PLC實現(xiàn)航煤添加劑注入自動控制。加劑時,將所要加的抗靜電劑和抗磨劑劑量輸入到自動控制系統(tǒng)中,然后改好加劑工藝流程,啟動加劑泵開始加劑,待加劑量到事先設定的劑量后,自動停泵,PLC控制界面如圖2所示。
2017年共生產(chǎn)航煤145罐次,合計58.6萬噸。2017年航煤抗靜電劑平均加劑比例為0.45mg/l,電導率平均值為221.3pS/m。航煤電導率的質量指標為170~450pS/m,因此當時的加劑比例使電導率有一定的富余,無形中提高了生產(chǎn)成本。車間進行小調實驗,2018年2月份確定將3號噴氣燃料抗靜電劑加劑比例降到0.4mg/l,2018年3~12月份共調和3號噴氣燃料123罐次,電導率最小172pS/m,最大312pS/m,平均值為209.9pS/m,滿足3號噴氣燃料電導率質量指標。隨機抽取2017年、2018年各14罐航煤分析數(shù)據(jù),見表3。
圖2 航煤加劑系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)界面
由表3數(shù)據(jù)可知,下調加劑比例后,解決了指標富余問題,減少了成本。
原加劑系統(tǒng)調合一罐5 000m3的航煤夏季加劑時間需1.5h左右,冬季需2h;調合一罐10 000 m3的航煤夏季加劑時間需2.5h左右,冬季需3.5h。新建的智能加劑系統(tǒng)調合一罐5 000m3的航煤夏季加劑時間為30min,冬季40min;調合一罐10 000 m3的航煤夏季加劑時間需40min,冬季需50min。航煤新加劑系統(tǒng)的投用大幅度的縮短航煤調和時間,提高了航煤生產(chǎn)效率,降低了能耗。
新建的航煤加劑系統(tǒng)自帶兩臺添加劑母液卸劑風動隔膜泵,分別將Stadis450抗靜電劑和T-1602抗磨劑卸入母液罐,大幅度降低了員工的勞動強度,同時實現(xiàn)了母液配比的自動化控制,使得添加劑母液配比更加精確。
新建航煤加劑系統(tǒng)實現(xiàn)了高低液位報警及故障報警連鎖功能,避免母液罐冒罐的風險,實現(xiàn)了加劑數(shù)據(jù)在線查詢。
卸劑過程中,若儲罐液位超過高液位報警值時,則卸劑電磁閥將自動關閉,避免母液罐冒罐。加劑過程中,若儲罐液位超過低液位報警值時,則加劑泵將無法啟動,避免了機泵的損壞。
表3 航煤抗靜電劑加劑比例調整前后電導率對比數(shù)據(jù)
智能式撬塊加劑系統(tǒng)投用后,經(jīng)過一年多的運行,系統(tǒng)運行正常,各項指標均達到設計指標,降低了添加劑單耗,縮短了注劑時間,節(jié)約了電能,降低了機泵維護成本,調高了航煤產(chǎn)量。
1)抗靜電劑單耗下降了0.0001kg/t,抗磨劑單耗下降了0.003kg/t,年節(jié)約添加劑成本21萬元。
2)2018年共計調和航煤160罐次,每罐次節(jié)省調和時間4小時,節(jié)省電費6.4萬元。
3)2018年較上年度增產(chǎn)航煤4.4萬噸,產(chǎn)生效益88萬元。
智能式撬塊加劑系統(tǒng)投用后,根據(jù)現(xiàn)場實際工況,解決了加劑系統(tǒng)誤差較大的問題,縮短了航煤添加劑注入時間,實現(xiàn)了定量自動注劑,徹底消除了之前加劑模式存在的安全隱患,減輕了員工勞動強度,縮短了調和時間,提高了加劑效率,提高了航煤生產(chǎn)效能,增加了航煤產(chǎn)量,效果良好。